碳纖維復(fù)合材料工件表面形貌的采樣與評定.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料以其高的比強度、比模量，高的耐熱性、耐磨性等突出性能在航空航天領(lǐng)域被用于關(guān)鍵零部件的制造。由于結(jié)構(gòu)的各向異性及非均質(zhì)性，其加工后表面存在多種缺陷，微觀形貌復(fù)雜，采用三維測量才能準(zhǔn)確地獲取其表面信息，三維評定能更好地表征其表面質(zhì)量。為此，本文以實驗研究與理論分析相結(jié)合的方式，對碳纖維復(fù)合材料工件表面測量合適采樣條件的判定及對表面形貌的評定進行了研究。 本文利用掃描電鏡觀察了碳/酚醛工件切削后的表面微觀形貌，對三維粗糙

2、度采樣時評定面積與采樣面積關(guān)系、采樣長度的選取、采樣間距等級系列的確定、采樣條件的波長與頻率特性等內(nèi)容進行了分析。由于采樣條件的確定對表面微觀幾何形狀誤差評定的準(zhǔn)確性有重要影響，針對現(xiàn)實中用戶依據(jù)自身經(jīng)驗選擇采樣條件的不確定性，提出了一種基于二維功率頻譜分析，考慮奈奎斯特采樣定理與混疊效應(yīng)，采用歸一近似因子來判定合適采樣條件的方法。通過比較合適采樣與初始采樣及某個不合適采樣三者的粗糙度值，證明本文方法適用于碳纖維復(fù)合材料表面形貌測量，能

3、夠客觀并合理地判定合適采樣條件。鑒于工件表面的復(fù)雜性，進行多區(qū)域測量，提出了合理測量碳纖維復(fù)合材料工件表面的方案。通過研究不同轉(zhuǎn)速切削后碳/酚醛工件表面的合適采樣條件，發(fā)現(xiàn)用某個統(tǒng)一的采樣間距來測量所有表面，并不合理。還用功率頻譜分析了碳/酚醛工件表面的頻率成分，進而得到其表面形貌的概況。利用TalyMap軟件處理得到的三維粗糙度形貌圖觀察了表面形貌變化情況，通過對碳/碳工件表面的研究，確定了5個粗糙度參數(shù)來評定碳纖維復(fù)合材料工件表面，